JP2016536617A - Ｘ線製品品質自動検出装置 - Google Patents

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Abstract

本発明のＸ線製品品質自動検出装置は、複数のターゲットポイントから被検製品を照射するＸ線を所定の順番で生成できる、複数のターゲットポイントを有する分散型Ｘ線源と、前記分散型Ｘ線源によって生成されるＸ線を受信し、且つその受信されたＸ線の特徴を表す信号を出力する検出器と、前記被検製品を搬送してＸ線照射領域を通過させる輸送装置と、前記Ｘ線製品品質自動検出装置に電力を供給してそれを制御し、前記検出器からの信号に基づいて前記被検製品の特徴情報を形成し、前記特徴情報に基づいて前記被検製品の検出分析結果を出力する、電源及び制御装置と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、工場ライン製品の品質をＸ線で検出する装置に関し、特に分散型Ｘ線源を用いてライン生産の製品に対して３次元イメージング検出を行う装置に関する。
Ｘ線源は、工業非破壊検査、安全検査、医療診断及び治療等の分野に広く応用される。Ｘ線の高透過能力を利用して、物体に対する透視イメージングを行うと、オブジェクトの微細構造を分析することができるため、構造分析、欠陥検出、効果検証等の目的に達し、例えば生産ラインの製品に対する生産品質検査を行う。従来のＸ線源は只１つだけのターゲットポイントを有し、即ち、１つだけの位置からＸ線を生成させる。分散型Ｘ線源と呼ばれる新型Ｘ線源は、１つのＸ線源の異なる位置でＸ線を生成できる。
また、Ｘ線源は、既に工場ラインにおける例えば電子部品、回路基板、機械部品、金属缶、リチウムイオン電池、ガラス瓶及び金属欠陥等のような工業製品に対するオンライン検出に応用されている。
特許文献１等において、全て従来のシングルターゲットポイントＸ線源を用いるため、生産ラインの製品は普通一つの片方向の透視イメージングしか実現できない。特許文献２等において、補助装置により被検製品を３６０度回転させ、回転過程でＸ線は当該製品に対して連続的にイメージングさせて、「全方向」の検出を実現する。特許文献３等において、被検製品の輸送運動過程で、異なる位置の同じ製品に対して複数回の透視イメージングを行い、且つ「サブエリア平均化と全変動最小化に基づく水平移動型コーンビームＣＴ逐次再構成アルゴリズム」により３次元画像を取得する。特許文献４において、複数のＸ線源を用いて異なる角度で被検製品に対して透視イメージングを行う。
ＣＮ１０３６９８３４６Ａ ＣＮ１０３６４４９３５Ａ ＣＮ１０２５９０２４８Ａ ＣＮ２０２８１４８９５Ｕ
本願の一態様は、分散型Ｘ線源を用いて製品に対して複数の角度から迅速にイメージングし、被検製品の多視角の画像又は３次元立体画像を取得し、更にソフトウェアシステムにより自動的に製品に対する全方向の品質分析を行い、分析結果に基づいて選別する、Ｘ線製品品質自動検出装置を提供する。
本願の一態様で提供するＸ線製品品質自動検出装置は、
複数のターゲットポイントから被検製品を照射するＸ線を所定の順番で生成できる、複数のターゲットポイントを有する分散型Ｘ線源と、
前記分散型Ｘ線源によって生成されるＸ線を受信し、且つその受信されたＸ線の特徴を表す信号を出力することに用いられる検出器と、
前記被検製品を搬送してＸ線照射領域を通過させる輸送装置と、
Ｘ線製品品質自動検出装置に電力を供給してそれを制御し、前記検出器からの信号に基づいて前記被検製品の特徴情報を形成し、前記特徴情報に基づいて前記被検製品の検出分析結果を出力する、電源及び制御装置と、を備えることを特徴とする。
また、本願のＸ線製品品質自動検出装置は更に、前記被検製品の搬送方向において前記分散型Ｘ線源と前記検出器の下流に位置し、前記電源及び制御装置の制御で、前記検出器からの信号又は前記電源及び制御装置からの前記検出分析結果に基づいて、前記被検製品を選別する選別装置を備える。
また、本願のＸ線製品品質自動検出装置において、前記輸送装置は工場製品ラインの一部である。
また、本願のＸ線製品品質自動検出装置において、前記輸送装置は前記分散型Ｘ線源と前記検出器の間に位置し、且つ前記被検製品の生産ラインとマッチングする連続輸送構造なるように配置される。
また、本願のＸ線製品品質自動検出装置において、前記輸送装置は工場標準生産ラインの中間に取り付けられ、前記被検製品は上流標準生産ラインから前記輸送装置まで輸送され、前記輸送装置は前記被検製品を搬送してＸ線照射領域を通過させた後、前記被検製品を下流標準生産ラインに輸送する。
また、本願のＸ線製品品質自動検出装置において、前記電源及び制御装置は、前記検出器からの信号が予め設定された閾値範囲内であるか否かを判断し、前記閾値範囲内ではないと判断すれば、前記選別装置は前記被検製品を選別する。
また、本願のＸ線製品品質自動検出装置において、前記選別装置は、前記電源及び制御装置からの前記検出分析結果で、前記被検製品の特徴情報と標準情報が一致しない場合、前記被検製品を選別する。
また、本願のＸ線製品品質自動検出装置において、前記電源及び制御装置は更に、前記検出器からの信号を受信して、前記被検製品の前記特徴情報を表す多視角画像又は３次元立体画像を形成する画像構成サブシステムを備える。
また、本願のＸ線製品品質自動検出装置において、前記電源及び制御装置は更に、所定のルールに従って前記画像構成サブシステムにより取得される検出画像と標準製品画像を比較して分析する画像分析サブシステムを備え、前記画像分析サブシステムの比較及び分析結果に基づいて前記被検製品を選別する。
また、本願のＸ線製品品質自動検出装置において、前記電源及び制御装置は更に、前記Ｘ線製品品質自動検出装置の動作状態、前記被検製品の検出画像、前記検出分析結果の表示、及び制御命令の入力のうちの少なくとも１つに用いられる表示及び操作サブシステムを備える。
また、本願のＸ線製品品質自動検出装置において、更に、前記Ｘ線照射領域を囲んで、散乱されたＸ線をシールドするシールド装置を備える。
また、本願のＸ線製品品質自動検出装置において、前記分散型Ｘ線源の複数のターゲットポイントの配列方式は、直線配列、折れ線配列、円弧線配列又はそれらの組み合わせである。
また、本願のＸ線製品品質自動検出装置において、前記分散型Ｘ線源の複数のターゲットポイントの配列方向は、前記被検製品の搬送方向と直交し、又は前記分散型Ｘ線源の複数のターゲットポイントが前記被検製品の搬送方向に沿って円弧状又は螺旋状で配列される。
また、本願のＸ線製品品質自動検出装置において、前記検出器は、複数の検出ユニットを備えるフラットパネル検出器又は１次元の線形アレイ又は２次元のマトリックスアレイに配列される複数の検出ユニットを備える検出器であって、複数の位置でＸ線を同時に受信できる。
また、本願のＸ線製品品質自動検出装置において、前記分散型Ｘ線源から前記被検製品のいずれのポイントまでのＸ線の画角と前記ポイントから前記検出器までのＸ線の画角の和が１８０度より大きい。
また、本願のＸ線製品品質自動検出装置において、前記分散型Ｘ線源はデュアルエネルギーＸ線源であり、及び／又は前記検出器はデュアルエネルギー検出器である。
上記のように、本願の一態様で提供するＸ線製品品質自動検出装置は、分散型Ｘ線源、検出器、輸送装置、電源及び制御装置、及び選別装置等を含み、分散型Ｘ線源により異なる位置の複数のターゲットポイントからＸ線を生成でき、且つ検出器アレイとマッチングさせて、複数の視角から工場生産ラインの被検製品に対する透視イメージングを実現し、多視角画像又は３次元立体画像を取得でき、製品に対する全方向の検出及び分析を実現した。分散型Ｘ線源での複数のターゲットポイントは、動作状態でマイクロセカンドレベルの電気制御高速切り替えを実現でき、それによって検出速度が速く、効率が高い。また、電源及び制御装置には画像分析サブシステムが設計され、予め設定されたルールに従って検出される製品画像と予め記憶された標準製品画像とを比較して分析し、ライン製品の検出結果に対する自動分析を実現し、人力を節約し、動作効率が高い。また、電源及び制御装置は、自動分析結果に基づいて、選別装置を制御して応じる動作を行い、製品ラインで製品に対する自動選別を実現し、効率が高く、人力を節約できる。
本願のＸ線製品品質自動検出装置によれば、工場ライン製品に対する全方向の検出を実現でき、検出画像を自動的に分析でき、分析結果によってライン製品を自動的に選別できる。本願は、作業が柔軟であり、様々な製品に対する適応性が強く、検出が全面的で死角なく、自動化程度が高く、工業生産の効率を大幅に向上させ、生産コストを低減できる。
図１は、本願の実施形態に係るＸ線製品品質自動検出装置の構成を示す図である。 図２は、本願の実施形態に係るＸ線製品品質自動検出装置の線源と検出器の配置状況を示す断面図である。 図３は、本願の実施形態に係るＸ線源と検出器が被検製品を囲むように形成されることを示す配置図である。 図４は、本願の実施形態に係るＸ線源から被検製品のいずれのポイントまでのＸ線の画角及び当該ポイントから検出器までのＸ線の画角を示す図である。 図５は、本願の実施形態に係る電源及び制御装置の構成を示す図である。
本願の発明者は、特許文献１〜４に対する研究と分析により、特許文献１において、被検対象の平面画像しか取得できず、画像にはＸ線の照射方向の奥行情報が欠落しているため、非「全方向」の検出であって、検出効果が制限されている。特許文献２において、各製品に対して位置決め、回転、連続イメージングを行う必要があるため、検出速度が遅く、ラインの生産速度要求を満たし難い。特許文献３において、製品の運動過程でＸ線源と検出器で生成される有効視角範囲が限られているため、取得した画像品質は「３次元」の効果が悪く、同時に効率も比較的に低い。特許文献４において、「全方向」検出の効果を実現したが、Ｘ線源の数が比較的に少ないため、視角の数が少なく、画像の全方向効果が限られており、Ｘ線源の数を増加すると、画像品質を向上できるが、コストが倍増してしまうことが分かる。
これに対し、本願の一態様に係るＸ線製品品質自動検出装置は、多視角画像又は３次元立体画像を取得できる。また、本願の一態様に係るＸ線製品品質自動検出装置は更に、高品質の画像を取得できる。また、本願の一態様に係るＸ線製品品質自動検出装置は更に、高検出効率を有し、ラインの生産速度要求を満たすことができる。
以下、図面を参照して本願を詳しく説明する。
図１は本願の実施形態に係るＸ線製品品質自動検出装置の構成を示す図である。図１に示すように、本発明に係るＸ線製品品質自動検出装置は、Ｘ線源１、検出器２、輸送装置３、及び電源及び制御装置４を備える。Ｘ線源１は、複数のターゲットポイントを備える分散型Ｘ線源であって、複数の位置からＸ線を生成させる。検出器２は、Ｘ線源により生成されるＸ線を受信し、且つＸ線特徴を表す信号を出力することに用いられる。輸送装置３は、Ｘ線源１と検出器２の間に位置し、被検製品６を搬送してＸ線照射領域（即ち、Ｘ線源１からのＸ線に照射される領域）を通過するが、これに限られず、被検製品６がＸ線照射領域を通過すれば、他の形態であってもよい。電源及び制御装置４は、検出器２からの信号に基づいて被検製品６の特徴情報を形成でき、特徴情報のタイプとして、例えば画像、閾値範囲、気体又は液体等であっても良い。具体的に、電源及び制御装置４は、電源サブシステム４１、制御サブシステム４２及び画像構成サブシステム４３を備えても良く、電源サブシステム４１はＸ線製品品質自動検出装置のＸ線源１、検出器２等に電力を供給し、制御サブシステム４２はＸ線製品品質自動検出装置の各部分を論理的に制御して、システムを正常に作動させ、画像構成サブシステム４３は検出器２から出力される信号を受信し、且つ内部電子回路の処理、ソフトウェアアルゴリズム分析及び画像再構成等のプロセスにより、被検製品６の特徴を反映する画像（即ち、当該画像が被検製品６の特徴情報を表す）を形成する。また、電源及び制御装置４の構造は、これに限られず、上記の機能が実現できれば、他の構造であってもよい。本発明において、電源及び制御装置４は、取得される被検製品の特徴情報に基づいて被検製品の検出分析結果を出力することができる特徴分析モジュールを備えても良い。
また、Ｘ線源１は、複数のターゲットポイントを備える分散型Ｘ線源であって、複数の位置からＸ線を生成でき、各ターゲットポイントから生成されるＸ線の時間順番で柔軟に制御でき、Ｘ線源のターゲットポイントの配列は直線配列、折れ線配列、円弧線配列又はそれらの組み合わせ等であっても良く、Ｘ線源のターゲットポイントの配列は、被検製品を囲むように形成される（又は一定の角度範囲で囲む）方向に従って配置される。Ｘ線源の複数のターゲットポイントの配列方向は、被検製品の搬送方向に直交することができる。また、Ｘ線源の複数のターゲットポイントが前記被検製品６の搬送方向に沿って円弧状又は螺旋状で配列されても良い。本願において、Ｘ線源１の複数のターゲットポイントの配列方式は、特に限定されない。
また、検出器２は、複数の検出ユニットから構成される線形検出器アレイであって、１次元線形アレイと２次元マトリックスアレイとを含み、検出器アレイの配列がＸ線源のターゲットポイントの配列に対応して、被検製品６を囲むように形成される方式で配置され、ターゲットポイントごとに１回あたりＸ線を生成する時に検出器２により取得される情報に基づいて、被検製品６の１つの切断面又は２つ以上の切断面の透視画像を生成できる。また、検出器２は、複数の検出ユニットを備えるフラットパネル検出器であっても良く、ターゲットポイントごとに１回あたりＸ線を生成する時に検出器２により取得される情報に基づいて、被検製品６の２次元透視画像を生成できる。検出器２がフラットパネル検出器である場合、より高い画像解像度を備える。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、分散型Ｘ線源からのＸ線を受信してそれを被検製品の画像を生成するための信号に変換できる検出器であれば、本発明に係るＸ線製品品質自動検出装置に応用できる。また、検出器２がアレイである場合、検出器アレイの配列方式は、Ｘ線源１に平行するだけではなく、垂直又はいずれの角度でＸ線源１に対応することができる。また、検出器アレイがＸ線源に垂直する場合、検出器アレイが、Ｘ線源のいずれのターゲットポイントを円心とする円弧状であることが好ましい。
また、図１に示すように、輸送装置３は、Ｘ線源１と検出器２の間に位置し、被検製品６を搬送してＸ線照射領域を通過させる。輸送装置３は、Ｘ線製品品質自動検出装置によって制御される１つの独立輸送分であり、且つ被検製品６の生産ラインとマッチングする連続輸送構造になるよう配置され、工場標準生産ラインの中間に挿入され、被検製品６が上流標準生産ラインから輸送装置３に輸送（ダウンロード）され、輸送装置３が被検製品６を搬送してＸ線照射領域を通過させ、その後、再び被検製品６を下流標準生産ラインに輸送（アップロード）する。また、輸送装置３は更に、その自体が工場標準生産ラインの一部であってよい。勿論、輸送装置３は、被検製品６がオフラインになる前に検出されるように、標準生産ラインの最後に位置しても良い。
また、画像構成サブシステム４３は、検出器２から出力される信号を受信し、且つ内部電子回路の処理、ソフトウェアアルゴリズム分析及び画像再構成等のプロセスにより、被検製品６の特徴を反映する画像を形成する。Ｘ線源１の各ターゲットポイントから生成されるＸ線が被検製品６を透過して検出器２のアレイに受信され、画像構成サブシステム４３が検出器２から出力される信号に応じて、被検製品６の一定の切断厚さの切断方向の透視画像を形成でき、切断厚さが検出器２のアレイ数に関連し、即ち、検出器２の列数が大きいほど、一回のイメージングで生成される切断の厚さが大きい。Ｘ線源１の複数の異なる位置のターゲットポイントは、順次で迅速（各ターゲットポイントがＸ線を放出する時間はマイクロセカンドレベルであり、例えば１００μｓである）にＸ線を生成した後、同じ切断面（全てのターゲットポイントが順次でＸ線を放出する周期はミリセカンドレベルであって、例えばターゲットポイントの数が１０個である場合、合計で１ｍｓであり、被検製品６がこの周期内で移動する距離は小さく、同じ切断面としてみなすことができる）の複数の異なる方向の透視画像を取得でき、これらの透視画像は、画像再構成によって当該切断面に微細情報を含む２次元切断面画像に成り得る。被検製品６が輸送装置３の搬送で前方向へ絶えず運動することに伴い、被検製品６の一連の切断面画像を形成し、画像構成サブシステム４３は、この一連の切断面画像を重ね合わせて被検製品６の完全な３次元立体画像を形成する。
上記の過程において、検出器アレイの各列は被検製品６の１つの横スライスに対応し、検出器アレイの列数が多いほど、Ｘ線源１のターゲットポイントが一回のＸ線を生成するため、取得されるスライスの数が多く、検出される厚さが大きく、輸送装置３の被検製品６を搬送する運動速度が速くなることができ、即ち、Ｘ線製品品質自動検出装置の検出速度が速くなる。検出器２がフラットパネル検出器（即ち、平面アレイ）である場合、比較的に大きい幅を有する。Ｘ線源１のターゲットポイントが１つの周期のＸ線を生成することだけで、被検製品６の完全な３次元立体画像を取得できる。
図２は、本発明の実施形態に係るＸ線製品品質自動検出装置の線源と検出器の配置状況を示す横断面図である。図２に示すように、Ｘ線源１の各ターゲットポイントは直線状に配列され、Ｘ線源１は輸送装置３（輸送装置３上の被検製品６を含む）の上方に配置され、複数のターゲットポイントの分布幅（図２での左右方向の寸法）が被検製品６の幅より大きい。検出器２は、線形アレイであって、輸送装置３の下方に配置され、検出器アレイの列の長さ（図２での左右方向の寸法）も被検製品６の幅より大きい。Ｘ線源１の各ターゲットポイントから生成されるＸ線は被検製品６を透過し、被検器アレイに受信されて、異なる視角の透視画像が取得され、且つ視角が比較的に大きい分布範囲を有し、最終的に取得される多視角画像がＸ線の深さ方向に良い多層情報を有する。また、上記の配置方式に限られず、構造の配置での変化は更に、Ｘ線源１が下方に位置し、検出器２が上方に位置すること、又は、Ｘ線源１が左に位置し、検出器２が右に位置すること、又は、Ｘ線源１が右に位置し、検出器２が左に位置すること等であってもよい。即ち、Ｘ線源１により生成されるＸ線が被検製品６を照射し且つ検出器２に受信できればよい。
また、図３は本発明の実施形態に係るＸ線源と検出器が被検製品を囲むように形成されることを示す配置図である。図３に示すように、Ｘ線源１は、２本の直線配列から構成される「Ｌ」形状（それに応じて、各ターゲットポイントも「Ｌ」形状に配列される）であり、また、検出器２も２本の直線配列から構成される「Ｌ」形状であり、両者が共同で輸送装置３と被検製品６に対して完全に囲むように構成される。被検製品６のいずれの位置点Ｐに対して、Ｘ線源１から当該点ＰまでのＸ線の画角Ａと当該点Ｐから検出器２までのＸ線の画角Ｂの和は、１８０度より大きく、そのうち、「画角」とは、点Ｐを経過するＸ線の角度範囲を意味する。具体的に、Ｘ線源１から当該点ＰまでのＸ線の画角Ａとは、図４に示すように、Ｘ線源１から放出されるＸ線において、当該点Ｐを経過し且つ検出器２に受信されることができる、点Ｐに達する前のＸ線の角度範囲を意味する。当該点Ｐから検出器２までのＸ線の画角Ｂとは、図４に示すように、当該点Ｐを通過した後に、検出器２で受信できるＸ線の角度範囲を意味する。当該点Ｐから検出器２までのＸ線の画角Ｂは、９０度以上であってもよい。従って、図２の場合に比べると、図３と図４に示す場合で、より大きい視角範囲を有し、多くの視角画像を取得でき、再構成アルゴリズムにより、被検製品６の完全な３次元立体画像を形成でき、それによって被検製品６のいずれの位置点の構造と特徴情報を分析でき、本当の「全方向」の見落としのない検出及び分析である。また、Ｘ線源１と検出器２は、上記のＬ形状以外に、Ｕ形状であっても良い。更に、配置の構造上の変化に関して、他の角度の折れ線、より多くの配列の組み合わせ、又はＸ線源１の一部又は全部を円弧線に変換すること、又は検出器２の一部又は全部を円弧線に変換すること等であってもよい。
また、電源及び制御装置４は更に、記憶装置と画像分析ソフトウェアとを含み得る画像分析サブシステム４４を備えても良い。記憶装置は、被検製品６の標準画像（又は標準特徴情報）を記憶することに用いられ、全ての検出される被検製品６の検出画像に対して自動的に実物に対応して番号を付けて文書として記憶できる。例えば、差分比較のように、画像分析ソフトウェアを使用して画像構成サブシステム４３により生成される各被検製品６の画像と標準画像（又は標準特徴情報）とを比較して分析し、例えば、品質欠陥（例えば、亀裂、穴あき、砂孔、変形等）があるか否か、加工工芸（例えば、厚さ、粗さ、変形量、折り曲げ構造、プレス構造等）が合格であるか否か、加工過程（例えば、部品組立、溶接のスポット、巻き締め、継ぎ目等）が要件を満たすか否か等のように、設定されたルールに従って被検製品６が特定の要件を満たすか否かを判定する。更に、画像分析ソフトウェアを用いて一定の形態（例えば、警報信号又は制御命令等）で被検製品６の検出分析結果を出力する。画像分析サブシステム４４は、記憶装置を含まなくても良く、被検製品６の標準画像は、画像分析サブシステム４４の外部の記憶装置に記憶されても良い。
また、本発明のＸ線製品品質自動検出装置は更に、例えば輸送装置３に取り付けられることができ、且つ被検製品６の搬送方向でＸ線源１と検出器２の下流側に位置し、検出器２からの信号の大きさ又は電源及び制御装置４からの被検製品６に対する検出分析結果に基づいて、被検製品６を選別できる選別装置５を備えても良い。即ち、１つの閾値範囲を予め設定し、電源及び制御装置４が検出器２からの信号が当該閾値範囲に属しないと判定した場合（即ち、被検製品６が不合格である場合）、選別装置５は、当該不合格の製品を選別する。又は、選別装置５は、電源及び制御装置４からの被検製品６に対する検出分析結果として被検製品６の特徴情報と標準特徴情報とが一致しない場合、当該被検製品６を選別する。又は、選別装置５は、制御サブシステム４２の制御を受け、画像分析サブシステム４４により与えられる被検製品６の画像検出分析結果（即ち、画像分析サブシステム４４によって形成される被検製品６の画像と標準画像との比較結果）に基づいて、被検製品６を選別する。また、選別装置５は複数種の実施形態を有し、例えば機械グリップのように、輸送装置３から不合格（又は他のある特徴）の被検製品６を取り出し、不合格製品容器（又は他の収集装置）に入れ、合格製品は製品ラインで作動し続ける。また、選別装置５は更に、輸送装置３の片側に取り付けられ、対向側に開口又は可動ゲートを有し、エア又は電動又は液圧等の方式で動作し、制御システムの命令により輸送装置３での不合格（又は他のある特徴）の被検製品６を輸送装置３から押し出し、合格製品は製品ラインで作動し続ける押出装置（例えば、薬箱中の薬品又は食品箱中の食品を検出する生産過程での送風装置）であっても良い。また、選別装置５は更に、経路選択装置であっても良く、輸送装置３は下流側に分岐を有する二つの経路を有し、分岐口には経路選択装置が設置され、経路選択装置は制御サブシステムの命令を受け入れ、合格の被検製品６が来る場合に、動作してそれを標準製品生産ラインに輸送して、作動し続け、不合格の被検製品６が来る場合に、動作してそれを不良品収集ラインに輸送する。前記選別手段又は他の同様機能を実現できる選別手段により、本発明の検出分析結果に基づいてライン製品を自動的に選別できる。
また、本発明のＸ線製品品質自動検出装置は更に、Ｘ線源１と検出器２の外側に取り付けられ、Ｘ線検出領域を囲み、Ｘ線源１により生成される非応用方向のＸ線及びＸ線が被検製品６等のオブジェクトに当たって生成される散乱Ｘ線をシールドし、Ｘ線製品品質自動検出装置の周囲が安全な照射レベルに達して、国家関連規定に合致するようにし、同時に製品ラインの他の位置の作業者が照射影響を受けないよう保証するシールド装置７を備えてもよい。シールド装置７は、普通、例えば、鉛、タングステン等のような重金属材料で製造され、偶には加工を容易にするために一定量の鋼を使用し、鉛を使用することが好ましい。また、シールド効果を増加するために、シールド装置７は、普通、輸送装置３と被検製品６を囲み、輸送装置３に沿って一定の距離まで延伸する。
また、電源及び制御装置４は更に、Ｘ線製品品質自動検出装置の動作状態を表示し、被検製品６の検出画像を表示し、検出分析結果を表示することに用いられ、また、命令の入力を制御し、ヒューマンマシンインターフェースを提供すること等に用いられる表示及び操作サブシステム４５を備えても良い。
図５は電源及び制御装置４の構成図である。図５に示すように、電源及び制御装置４は、機能において電源サブシステム４１、制御サブシステム４２、画像構成サブシステム４３、画像分析サブシステム４４、及び表示及び操作システム４５を含む。各サブシステムの機能と作用は、上記の通りであり、これらのサブシステムは、構造において図５に示すように結合され、それぞれ独立する部材であっても良く、本発明によって要求される機能と作用を実現すればよい。
なお、本発明におけるＸ線源１は、例えば、デュアルエネルギーのＸ線のように、複数種のエネルギーのＸ線源であっても良い。例えば、Ｘ線源１の異なるターゲットポイント位置に異なるターゲット材料を設置することで異なるエネルギーのＸ線を取得する。Ｘ線源のターゲット材料は、普通、タングステン、モリブデン、金、銅等を含み、異なる材料が異なる特徴スペクトルを有するため、異なるターゲット材料が同じ陽極電圧で生成されるＸ線は、異なる特徴ピークを有し、即ち異なるエネルギーのＸ線である。異なるＸ線生成周期（Ｘ線源が複数のターゲットポイントを有する場合、ターゲットポイントごとに１回Ｘ線を生成することを１つの周期として定義する）で陽極に異なる陽極高圧を印加して異なるエネルギーのＸ線を生成できる。例えば、物質材料識別等の機能の増加のように、マルチエネルギーのＸ線源を使用して、Ｘ線製品品質自動検出装置の画像品質を向上させる。
なお、本発明における検出器２は、デュアルエネルギー検出器群であっても良く、即ち、各位置点において、低エネルギーＸ線に敏感な低エネルギー検出器を含むだけでなく、高エネルギーＸ線に敏感な高エネルギー検出器も含む。Ｘ線源が１回Ｘ線を生成するたびに、検出器群は、同時に１つの高エネルギー画像と１つの低エネルギー画像とを取得でき、これにより多くの情報を取得でき、被検製品の最終検出画像品質を向上できる。
本願明細書の前記内容によれば、１つの具体的な実施例、即ち実施例１として、Ｘ線製品品質自動検出装置を提供でき、それは、複数のターゲットポイントから被検製品を照射するＸ線を所定の順番で生成できる、複数のターゲットポイントを有する分散型Ｘ線源と、前記分散型Ｘ線源により生成されるＸ線を受信することに用いられる検出器と、前記被検製品を搬送してＸ線照射領域を通過させる輸送装置と、前記Ｘ線製品品質自動検出装置に電力を供給して制御し、前記検出器からの信号に基づいて、前記被検製品の特徴情報を形成し、前記特徴情報に基づいて前記被検製品の検出分析結果を出力する電源及び制御装置と、を備える。
実施例１に係るＸ線製品品質自動検出装置によれば、生産現場で製品を柔軟に検出でき、例えば、検出現場を専門的に設定して本発明のＸ線製品品質自動検出装置を配置し、生産ラインからの製品を専門的な検出現場に搬送して検出し、作業者が製品の検出分析結果に基づいて現場で不合格製品を選別でき、それにより製品の後続処理を行い易い。また、Ｘ線製品品質自動検出装置は、ある生産ラインに固定接続されるのではないため、複数の生産ラインに共同で使用でき、それによって検出コストと検出場所を節約する。また、本発明のＸ線製品品質自動検出装置を同時に複数の生産ラインに接続でき、例えば、１つの集約装置で複数の生産ラインの端末を同時にＸ線製品品質自動検出装置に接続して、製品を検出現場に搬送する工程を省略できる。
また、本願に係るＸ線製品品質自動検出装置は更に、前記被検製品の搬送方向において前記分散型Ｘ線源と前記検出器の下流側に位置し、前記電源及び制御装置の制御で、前記検出器からの信号又は前記電源及び制御装置からの前記検出分析結果に基づいて前記被検製品を選別する選別装置を備えても良い。これにより、機械自動選別を実現し、人的選別の人件費を省略した。勿論、前記検出分析結果に対する人的判定と人的選別も本発明の保護範囲内に属する。
また、明細書の内容によれば、前記実施例１の構造に対して様々な組み合わせ又は変更を行うことができ、これらの変更後の技術的解決手段は、全て本発明の保護範囲内に属する。
上記のように、本発明の一つの実施形態を説明したが、これに限られず、本発明は更に、以下のような具体的な実施例、即ち実施例２であっても良い。
本実施例２は、Ｘ線による製品品質のオンライン検出装置であって、輸送装置３が実施例１の解決手段と異なる以外に、他の各部分の構造及び動作原理は実施例１と同じであり、即ち、当該実施例において、輸送装置３は分散型Ｘ線源１と検出器２の間に位置し、被検製品６を搬送してＸ線照射領域を通過させ、且つ被検製品６の生産ラインとマッチングする連続輸送構造として配置される。
本実施例２において、輸送装置３が被検製品６の生産ラインとマッチングする連続構造として配置されることとは以下のことを意味する：（Ａ）輸送装置３の輸送能力が生産ラインの輸送能力とマッチングし、即ち、生産ラインに単位時間で生産される全ての被検製品６が単位時間で輸送装置３によって搬送されてＸ線製品品質オンライン検出装置を通過して検出が完了され、それによって特徴情報を取得し、製品が滞留されることがなく、（Ｂ）生産ラインから輸送装置３まで、輸送装置３から生産ラインまでの被検製品６の運動が連続するので、一時停止、待ち受け、途中搬送等のプロセスが必要ではない。具体的な実施形態は複数種であって、例えば、（１）輸送装置３自体が生産ラインの一部であり、（２）輸送装置３は生産ラインに挿入する一環であり、生産ラインと同じ幅及び運動速度を有し、（３）輸送装置３は生産ラインに挿入する一環であり、幅が生産ラインより大きく、速度が生産ラインより小さく、単位時間の製品輸送量が同じであり、（４）輸送装置３は生産ラインに挿入する一環であり、幅が生産ラインより小さく、速度が生産ラインより大きく、単位時間の製品輸送量が同じであり、（５）輸送装置３は生産ラインに挿入する一環であり、幅が生産ラインと同じであり、速度が生産ラインより大きく、製品の間隔が生産ラインにおける製品の間隔より大きく、単位時間の製品の輸送量が同じである。また、前記（１）〜（５）の実現形態以外に、他の形態も使用でき、生産ラインにおける製品の検出を完了すればよい。
作業者は、電源及び制御装置４により形成される被検製品６の特徴情報に基づいて、例えば製品が合格するか否か等のように、被検製品６を分析して判定する。また、電源及び制御装置４は更に、例えば信号の閾値比較、画像の差分比較等を行うことができ、例えば前記被検製品６の特徴情報に基づいて比較し分析して被検製品６の検出分析結果、例えば製品が合格するか否か等を自動的に与えることができる、特徴分析モジュールを含んでも良い。
作業者は、電源及び制御装置４により与えられる被検製品６の分析結果に基づいて、被検製品６を選別でき、例えば、不合格製品を選別すること等である。また、本実施例２のＸ線による製品品質のオンライン検出装置は更に、輸送装置３に取り付けられる又は実施例１と同じ形態で配置される選別装置５を備えても良く、選別装置５は電源及び制御装置４に制御され、電源及び制御装置４により与えられる被検製品６の分析結果に基づいて、例えば、ある特徴の製品の取り出し、押出し、分流のように、輸送装置３での被検製品６を自動的に選別する。ここで、選別装置５は、実施例１に記載の選別装置も使用できる。
また、本実施例２のＸ線製品品質オンライン検出装置は、実施例１と同じくシールド装置を備えても良く、且つ、分散型Ｘ線源、検出器等の構造配置等も実施例１と同じであっても良い。
本実施例２のＸ線製品品質オンライン検出装置によれば、製品に対するオンライン検出を実現でき、これにより、生産ラインから降りる時に選別を開始でき、又はオンライン検出を行った後に作業者が直接的に選別する。
また、明細書の内容によれば、前記実施例２の構造に対して様々な組み合わせ又は変更を行うことができ、これらの変更後の解決手段は、すべて本発明の保護範囲内に属する。
本願のＸ線製品品質検出装置によれば、工場ライン製品に対して全方向の検出を行うことができ、検出画像を自動的に分析でき、分析結果に基づいてライン製品を自動的に選別できる。本発明は、動作が柔軟であり、異なる製品に対する適応性が強く、検出が全面で死角なく、自動化程度が高く、工業生産の効率を大幅に向上させ、生産コストを低下できる。
また、本発明は、上記の説明に限られず、上記で説明されるＸ線製品品質検出装置に対して様々な組み合わせ及び変更を行うことができる。
上記のように、本発明を説明したが、これに限られず、本発明はその技術的思想範囲内で様々な変更を行うことができると理解すべきである。
１ Ｘ線源
２ 検出器
３ 輸送装置
４ 電源及び制御装置
５ 選別装置
６ 被検製品
７ シールド装置
４１ 電源サブシステム
４２ 制御サブシステム
４３ 画像構成サブシステム
４４ 画像分析サブシステム
４５ 表示及び操作サブシステム

Claims (18)

  1. 複数のターゲットポイントから被検製品を照射するＸ線を所定の順番で生成できる、複数のターゲットポイントを有する分散型Ｘ線源と、
    前記分散型Ｘ線源によって生成されるＸ線を受信し、且つその受信されたＸ線の特徴を表す信号を出力するための検出器と、
    前記被検製品を搬送してＸ線照射領域を通過させる輸送装置と、
    Ｘ線製品品質自動検出装置に電力を供給してそれを制御し、前記検出器からの信号に基づいて前記被検製品の特徴情報を形成し、前記特徴情報に基づいて前記被検製品の検出分析結果を出力する、電源及び制御装置と、
    を備えることを特徴とする、Ｘ線製品品質自動検出装置。
  2. 更に、前記被検製品の搬送方向において前記分散型Ｘ線源と前記検出器の下流に位置し、前記電源及び制御装置の制御で、前記検出器からの信号に基づいて、前記被検製品を選別する選別装置を備えることを特徴とする請求項１に記載のＸ線製品品質自動検出装置。
  3. 更に、前記被検製品の搬送方向において前記分散型Ｘ線源と前記検出器の下流に位置し、前記電源及び制御装置の制御で、前記電源及び制御装置からの前記検出分析結果に基づいて、前記被検製品を選別する選別装置を備えることを特徴とする請求項１に記載のＸ線製品品質自動検出装置。
  4. 前記輸送装置は、工場製品ラインの一部であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線製品品質自動検出装置。
  5. 前記輸送装置は前記分散型Ｘ線源と前記検出器の間に位置し、且つ前記被検製品の生産ラインとマッチングする連続輸送構造になるように配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線製品品質自動検出装置。
  6. 前記輸送装置は工場標準生産ラインの中間に取り付けられ、前記被検製品は上流標準生産ラインから前記輸送装置まで輸送され、前記輸送装置は前記被検製品を搬送してＸ線照射領域を通過させた後、前記被検製品を下流標準生産ラインに輸送することを特徴とする請求項５に記載のＸ線製品品質自動検出装置。
  7. 前記電源及び制御装置は、前記検出器からの信号が予め設定された閾値範囲内であるか否かを判断し、前記閾値範囲内ではないと判断すれば、前記選別装置は前記被検製品を選別することを特徴とする請求項２に記載のＸ線製品品質自動検出装置。
  8. 前記選別装置は、前記電源及び制御装置からの前記検出分析結果で、前記被検製品の前記特徴情報と標準情報が一致しない場合、前記被検製品を選別することを特徴とする請求項３に記載のＸ線製品品質自動検出装置。
  9. 前記電源及び制御装置は更に、前記検出器からの信号を受信して、前記被検製品の前記特徴情報を表す多視角画像又は３次元立体画像を形成する画像構成サブシステムを備えることを特徴とする請求項１又は３に記載のＸ線製品品質自動検出装置。
  10. 前記電源及び制御装置は更に、
    所定のルールに従って前記画像構成サブシステムにより取得される検出画像と標準製品画像を比較して分析する画像分析サブシステムを備え、
    前記画像分析サブシステムの比較及び分析結果に基づいて前記被検製品を選別することを特徴とする請求項９に記載のＸ線製品品質自動検出装置。
  11. 前記電源及び制御装置は更に、前記Ｘ線製品品質自動検出装置の動作状態、前記被検製品の検出画像、前記検出分析結果の表示、及び制御命令の入力のうちの少なくとも１つに用いられる表示及び操作サブシステムを備えることを特徴とする請求項１０に記載のＸ線製品品質自動検出装置。
  12. 更に、前記Ｘ線照射領域を囲んで、散乱されたＸ線をシールドするシールド装置を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線製品品質自動検出装置。
  13. 前記分散型Ｘ線源の前記複数のターゲットポイントの配列方式は、直線配列、折れ線配列、円弧線配列又はそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線製品品質自動検出装置。
  14. 前記分散型Ｘ線源の前記複数のターゲットポイントの配列方向は、前記被検製品の搬送方向と直交し、又は前記分散型Ｘ線源の前記複数のターゲットポイントが前記被検製品の搬送方向に沿って円弧状又は螺旋状で配列されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線製品品質自動検出装置。
  15. 前記検出器は、複数の検出ユニットを備えるフラットパネル検出器又は、１次元の線形アレイ又は２次元のマトリックスアレイに配列される複数の検出ユニットを備える検出器であって、複数の位置でＸ線を同時に受信できることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線製品品質自動検出装置。
  16. 前記分散型Ｘ線源から前記被検製品のいずれのポイントまでのＸ線の画角と前記ポイントから前記検出器までのＸ線の画角の和が１８０度より大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線製品品質自動検出装置。
  17. 前記分散型Ｘ線源は、デュアルエネルギーＸ線源及び／又はデュアルエネルギー検出器であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線製品品質自動検出装置。
  18. 前記分散型Ｘ線源の複数の異なる位置の前記ターゲットポイントが順次でＸ線を放出する時間は、マイクロセカンドレベルであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線製品品質自動検出装置。
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